Die Bausteine, die uns zum Menschen machen
Baku, den 29. Mai (AZERTAG). Ohne Proteine läuft im Körper nichts. Sie verleihen Organen ihr Aussehen und ihre Funktion. Jetzt haben Forscher den ersten umfassenden Katalog der Bausteine des menschlichen Körpers vorgelegt.
Proteine oder Eiweiße verbinden die meisten Menschen mit Essen. Nicht von ungefähr - sie sind die grundlegenden Bausteine aller Zellen, von Pflanzen und Tieren und damit Teil der Nahrung. Sie bestimmen den Aufbau von Geweben, etwa der Haut, sind Teil von Muskeln, Haaren und Nägeln oder lassen Blut gerinnen. Als Antikörper bekämpfen sie Krankheitserreger, als Botenstoffe oder Hormone leiten sie Informationen im Körper weiter. Kurz gesagt: Ohne Proteine läuft im Körper gar nichts.
Die Proteine aus der Nahrung werden allerdings nicht direkt weiterverwendet, sondern im Darm in ihre Bausteine zerlegt. Aus ihnen bauen sich die Zellen die Proteine, die sie benötigen. Welche das sind, ist auf Genen gespeichert.
Doch so einfach das System in der Theorie klingt - ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein -, so undurchsichtig ist es in der Praxis. Welche Gene den Bauplan für welche Proteine bereithalten und unter welchen Bedingungen sie abgelesen werden, ist in großen Teilen noch ein Rätsel. Dabei könnte das Wissen helfen, Krankheiten zu erforschen und die Wirkung von Medikamenten zu verbessern - möglicherweise stärker als die Entschlüsselung des menschlichen Genoms.
Zwei internationale Forscherteams um Bernhard Küster von der Technischen Universität München und Akhilesh Pandey von der Johns Hopkins University in Baltimore haben nun erstmals einen Katalog mit fast allen Proteinen vorgelegt, die der Mensch in seinem Gewebe herstellt. Zusammen werden diese als Proteom bezeichnet.
Was Organe ausmacht - Beide Forschergruppen untersuchten in mehr als 30 Geweben, welche Proteine in den jeweiligen Zellen hergestellt werden - etwa in der Lunge, dem Herzen und der Leber oder auch im Blut. Die Amerikaner erfassten 17.294 Proteine und damit etwa 84 Prozent des Proteoms, berichten sie im Fachmagazin „Nature“. Die Deutschen trugen in ihrer „Nature“-Studie 18.000 Proteine zusammen. Das entspricht 92 Prozent des Proteoms. Damit ist der Katalog nahezu vollständig.
„Das Bemerkenswerte der beiden Arbeiten ist aus meiner Sicht, dass sie erstmals umfassend zeigen, welche Proteine es in einzelnen Geweben gibt“, kommentiert Michael Glocker, Direktor am Proteome Center der Uni Rostock, der nicht an den Studien beteiligt war.
Laut den Proteomkatalogen kommen etwa 70 Prozent der gefundenen Proteine in allen untersuchten Organen und Körperflüssigkeiten vor - werden aber in unterschiedlichen Mengen hergestellt. „Das heißt im Umkehrschluss, dass 30 von 100 Proteinen nur in einem oder wenigen Gewebetypen vorkommen“, erklärt Glocker. Sie und die unterschiedlichen Proteinmengen machen die Organe zu dem, was sie sind - verleihen ihnen ihr Aussehen und ihre Funktion.
Angriffsplan für Krebsmedikamente - Um herauszufinden, welche Proteine in welchen Zellen produziert werden, nutzten die Wissenschaftler die sogenannte Massenspektrometrie. Moleküle werden in einem elektrischen Feld je nach Masse und Ladung sortiert. So lässt sich herausfinden, um welche Substanzen es sich handelt.
„Die Studien sind gut gemacht und kommen beide zu ähnlichen Ergebnissen“, sagt Glocker. Boris Macek vom Proteome Center der Universität Tübingen, der ebenfalls nicht an den Studien beteiligt war, spricht von einem Meilenstein für die moderne Biomedizin. Beide Forscher sind überzeugt, dass der Proteinkatalog nützlich sein wird, um Angriffsziele für Medikamente zu finden.
Bereits heute greifen viele Arzneien die Proteine in kranken Zellen an, um sie zu zerstören. Allerdings unterscheidet sich das Proteom je nach Lebensphase, Alter, Umfeld und Gesundheitszustand. Auch deshalb wirken etwa manche Krebsmedikamente bei dem einen Patienten und bei dem anderen nicht. Auf Grundlage der Proteomübersicht könne man künftig leichter untersuchen, wie sich die Zusammensetzung der Proteine bei Krankheiten verändert, erklärt Glocker. „Es geht hier um personalisierte Medizin.“
„Einen direkten Nutzen in der Klinik gibt es derzeit aber noch nicht“, sagt Küster. „Wir schaffen hier die Grundlagen für die Medizin von übermorgen.“
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